РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

(19) RU (11) 2 863 151 (13) C1 (51) МПК B29C 43/36 (2006.01) B29C 43/56 (2006.01)

(54) Пресс-форма для компрессионной консолидации в вакууме композиционных материалов и пластмасс с герметичной внутренней полостью

Изобретение относится к области обработки материалов давлением при воздействии вакуума, в частности к устройствам с герметичной внутренней полостью для компрессионной консолидации термопластичных композиционных материалов и пластмасс. Изобретение может быть использовано в автомобильной, авиационной, аэрокосмической и электротехнической промышленности для производства деталей из композиционных материалов и пластмасс.

Основной проблемой на дату представления заявленного технического решения является сложность и низкая надежность систем герметизации известных аппаратов и пресс-форм, в частности: для создания герметичной полости пресс-формы часто используются сложные системы подвижных рам, гибких диафрагм, эластомерных уплотнителей и отдельные приводы для их активации. Эти элементы имеют ограниченный ресурс, подвержены износу, требуют точной синхронизации и сложны в обслуживании. Кроме того, такие конструкции предполагают вакуумирование большого объема вокруг самой пресс-формы, что снижает энергоэффективность и увеличивает длительность производственного цикла.

Известно изобретение по патенту US 3840239 A «Устройство для компрессионного формования в вакууме и уплотнение для использования в нем». Сущностью является: 1. Устройство, содержащее: первый элемент; второй элемент, заканчивающийся частью, сужающейся в направлении к указанному первому элементу; уплотнение, выполненное с возможностью образования совместно с указанными первым и вторым элементами камеры, причем уплотнение содержит: 1. эластомерный стеновой элемент в форме пояса, ориентированный в основном параллельно оси сужения второго элемента; 2. крепежное средство, установленное вблизи верхней части стенового элемента для герметичного крепления уплотнения к первому элементу; 3. множество удлиненных армирующих элементов, жестко закрепленных в контакте со стеновым элементом, причем армирующие элементы ориентированы в основном параллельно оси сужения второго элемента и обладают достаточной жесткостью, чтобы лишь незначительно деформироваться внутрь при создании вакуума в камере; 4. указанный стеновой элемент, образующий переднюю кромку, расположенную напротив верхней части стенового элемента, для скользящего и герметичного контакта с сужающейся частью второго элемента в процессе сближения первого и второго элементов от их максимального к их минимальному расстоянию друг от друга. 2. Устройство по п. 1, в котором указанный стеновой элемент выполнен из эластомерного резинового материала. 3. Устройство по п. 1, в котором указанный стеновой элемент имеет высоту, параллельную оси сужения второго элемента, не менее примерно 3 дюймов и равномерную толщину от примерно одной четверти дюйма до примерно 1 дюйма. 4. Устройство по п. 1, в котором указанные удлиненные армирующие элементы выполнены в виде металлических стержней, проходящих по всей высоте указанного стенового элемента. 5. Устройство по п. 4, в котором указанные металлические стержни встроены внутри указанного стенового элемента и расположены на равномерных расстояниях между центрами от примерно половины дюйма до примерно одного дюйма. 6. Устройство по п. 1, в котором указанный первый элемент закреплен на прессовой части пресса для компрессионного формования. 7. Устройство по п. 1, в котором указанное крепежное средство содержит отогнутую внутрь фланцевую часть, выполненную заодно со стеновым элементом, причем указанная фланцевая часть удерживает стеновой элемент в конфигурации, представляющей собой в основном прямоугольник со скругленными углами. 8. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее средство, действующее с целью начать откачку камеры, когда передняя кромка уплотнения входит в контакт с сужающейся частью, причем указанная откачка продолжается в течение всего времени движения первого и второго элементов к их минимальному расстоянию друг от друга.

Недостатком известного изобретения является сложность и низкая надежность системы герметизации, основным элементом системы герметизации является гибридная эластомерная манжета, армированная металлическим каркасом, при циклических нагрузках склонная к разрушению. Дополнительным недостатком известного изобретения является использование эластомерного материала в качестве уплотнительного пояса, эластомеры (даже специальные резины) при высоких температурах формования быстро стареют и теряют эластичность.

Известно изобретение по патенту US 3971875 A «Устройство и способ вакуумного горячего прессования для соединения, уплотнения и обработки материалов». Сущностью является: 1. Газонепроницаемое устройство камеры печи, предназначенное для удобного многократного использования в прессе открытого типа, которое обеспечивает легкую загрузку и извлечение обрабатываемых материалов из камеры и их нагрев в среде, ингибирующей химические реакции (такой как высокий вакуум или инертный газ), под действием давления от пресса, прикладываемого извне к складному участку стенки камеры, содержащее: 1. внутреннее пространство камеры, имеющее зону приема заготовок, предназначенную для размещения и удержания в ней обрабатываемых материалов, подлежащих формованию, уплотнению, соединению или обработке; 2. загрузочную зону, практически на всю высоту и ширину зоны приема заготовок, проходящую через боковую стенку камеры и соединяющую внешнюю сторону камеры с внутренней частью зоны приема заготовок для облегченного прохождения обрабатываемых материалов через ограждающую стенку с целью их размещения в зоне приема заготовок или извлечения из нее; 3. дверцу на ограждающей стенке камеры, функционирующую для открытия и закрытия загрузочной зоны с обеспечением по существу газонепроницаемого уплотнения внутреннего объема камеры вокруг размещенных в ней обрабатываемых материалов при запертом положении и для ввода и извлечения обрабатываемых материалов из внутреннего объема камеры при открытом положении; 4. средства для фиксации дверцы в загерметизированном положении; 5. средства, функционально связанные с внутренним объемом камеры, для создания в нем среды, ингибирующей химические реакции; 6. нагревательные средства, расположенные в камере и функционирующие при активации для подачи тепла к размещенным в ней обрабатываемым материалам; 7. сжимаемые и расширяемые средства, расположенные в участке боковой стенки и образующие часть внешней ограждающей стенки камеры, имеющую размерно-стабильный участок и складной размерно-нестабильный участок ограждающей стенки, каждый из которых содержит одну из указанных жестких верхней и нижней стенок; нестабильный участок обеспечивает многократное увеличение и уменьшение высоты камеры путем расширения и сжатия, так что плиты пресса могут входить в контакт извне непосредственно с указанными жесткими верхней и нижней стенками камеры для приложения давления через них к обрабатываемым материалам внутри; при этом указанный нестабильный участок стенки функционально и многократно восстанавливает свои исходные рабочие размеры после сжатия в процессе использования, обеспечивая уменьшение и увеличение объема зоны приема заготовок при приложении и снятии внешних давлений к обрабатываемым материалам внутри или с них. 2. Устройство камеры печи по п. 1, в котором указанный нестабильный участок стенки имеет в плане примерно такую же площадь поперечного сечения, что и стабильный участок стенки. 3. Устройство камеры печи по п. 1, в котором одна из указанных верхней и нижней стенок равномерно смещается по направлению к другой для обеспечения практически равномерного приложения давления по всей зоне приема заготовок при приложении такого прессующего усилия к камере. 4. Устройство камеры печи по п. 1, в котором предусмотрены средства для создания указанной среды, ингибирующей химические реакции, в виде высокого вакуума. 5. Устройство камеры печи по п. 1, в котором предусмотрены средства для создания указанной среды, ингибирующей химические реакции, в виде инертного газа. 6. Устройство камеры печи по п. 3, в котором указанные сжимаемые и расширяемые средства выполнены в виде сильфона. 7. Устройство камеры печи по п. 6, в котором указанный сильфон имеет в плане прямоугольноподобную конфигурацию. 8. Устройство камеры печи по п. 6, в котором гофры (складки) указанного сильфона выполнены в виде серии пластинчатых элементов, последовательно соединенных по чередующимся кромкам в осевом направлении сильфона. 9. Устройство камеры печи по п. 6, в котором стороны гофров или витков, образующих сильфон, деформированы по своей длине неравномерно, когда внутренний объем камеры находится под вакуумом. 10. Устройство камеры печи по п. 6, в котором поверхности соседних гофров лежат друг на друге или практически сходятся, когда сильфон находится в несжатом состоянии. 11. Устройство камеры печи по п. 6, в котором площадь сильфона в плане примерно равна или больше площади рабочего объема внутреннего пространства камеры в плане. 12. Устройство камеры печи по п. 1, в котором участки стенок камеры снабжены средствами охлаждения для уменьшения теплопотерь в окружающую среду и для сохранения прочности участков стенок при воздействии тепла печи. 13. Устройство камеры печи по п. 12, в котором части указанных средств охлаждения обеспечивают электрические проводники для замыкания электрической цепи на указанные нагревательные средства. 14. Устройство камеры печи по п. 1, в котором в верхней и нижней частях камеры предусмотрены распределительные плиты давления для равномерного распределения прессующих усилий по практически всей площади в плане внутреннего объема камеры, причем каждая распределительная плита дополнительно содержит толстый блок из керамического теплоизоляционного материала с металлической накладной плитой на нем для контакта с обрабатываемыми материалами, обеспечивая тем самым как распределение давления, так и распределение тепла к заготовкам, помещенным в камеру. 15. Устройство камеры печи по п. 1, в котором пакет расположенных на расстоянии друг от друга пластинчатых элементов предусмотрен между указанными нагревательными средствами и указанным участком боковой стенки в качестве теплозащитного экрана, и предусмотрены средства для изменения площади поверхности указанного теплозащитного пакета, благодаря чему переменное количество тепла может отражаться на заготовки в камере. 16. Устройство камеры печи по п. 15, в котором изменение площади поверхности открывает теплоотвод для поглощения части тепла внутри камеры. 17. Устройство камеры печи по п. 1, в котором указанные нагревательные средства представляют собой электрически активируемый нагревательный элемент, имеющий средства крепления к стенке камеры для поддержки, и указанные средства крепления имеют средства для их жидкостного охлаждения. 18. Устройство камеры печи по п. 12, в котором части указанных средств охлаждения расположены между указанными нагревательными средствами и указанными сжимаемыми и расширяемыми средствами для защиты последних от прямого лучистого тепла, излучаемого нагревательными средствами. 19. Устройство камеры печи по п. 6, в котором минимальная площадь aperture в плане через указанный сильфон по меньшей мере не меньше площади в плане указанной зоны приема заготовок.

Недостатком известного изобретения является необходимость вакуумирования большого объема, окружающего пресс-форму, что приводит к значительным затратам времени и энергии. Дополнительным недостатком является сложность и низкая надежность системы герметизации, основным элементом системы герметизации является подвижный сильфон - это элемент, работающий на изгиб и растяжение/сжатие в каждом цикле. Обеспечить долговечную герметичность такого большого и сложного сильфона (особенно прямоугольного) чрезвычайно трудно. Микротрещины в материале или в сварных швах гофров приведут к разгерметизации.

Известно изобретение по патенту US 4488862 A «Устройство для компрессионного формования в вакууме». Сущностью является: 1. Устройство для компрессионного формования изделия из заготовки, содержащей отверждаемую смолу, указанное устройство, содержащее: 1. верхний и нижний элементы штампа, образующие между собой полость формы, в основном соответствующую форме требуемого изделия при сомкнутых штампах; 2. прессовое средство для перемещения элементов штампа друг относительно друга, указанное прессовое средство выполнено с возможностью перемещения элементов штампа в открытое положение, при котором элементы штампа разнесены на расстояние, достаточное для размещения заготовки на нижней форме, указанное прессовое средство далее выполнено с возможностью перемещения элементов штампа в частично сомкнутое положение, при котором полость формы, по существу, определена, но верхний штамп остается на расстоянии от заготовки, и указанное прессовое средство впоследствии выполнено с возможностью перемещения элементов штампа в полностью сомкнутое положение, при котором верхний элемент штампа контактирует с заготовкой, заставляя ее растекаться и заполнять полость; 2. неподвижный элемент, образующий первую горизонтально протяженную поверхность, указанный неподвижный элемент окружает нижний штамп и соединен с ним герметичным образом; 3. вертикально перемещаемое кольцевой элемент, окружающее, но разнесенное от, верхнего штампа, которое образует вторую горизонтальную поверхность, совмещенную с первой горизонтальной поверхностью; 4. упругое уплотнение на одной из первой или второй горизонтальных поверхностей; 5. гибкое диафрагменное средство, имеющее внутренний край, жестко закрепленный на верхнем штампе, и внешний периметр, жестко закрепленный на кольцевом элементе, для герметизации пространства между кольцом и верхним штампом, допуская при этом их относительное вертикальное перемещение; 6. цилиндровое средство для перемещения указанного кольцевого элемента относительно верхнего элемента штампа и выполненное с возможностью прижатия поверхности кольцевого элемента к первой поверхности неподвижного элемента для создания воздушного уплотнения между ними, когда элементы штампа перемещены в частично сомкнутое положение, определяя, таким образом, герметичную вакуумную камеру, окружающую полость формы; 7. вакуумное средство для откачки герметичной вакуумной камеры до пониженного давления менее 7 дюймов ртутного столба (абсолютного) менее чем за 20 секунд; 8. указанное прессовое средство для перемещения верхнего штампа в полностью сомкнутое положение после откачки вакуумной камеры, благодаря чему смола в полости формы может растекаться и отверждаться с образованием готового изделия. 2. Устройство по п. 1, в котором вакуумное средство включает: множество резервуаров, каждый из которых имеет объем, по меньшей мере, не меньший объема полости формы; первый набор клапанов, причем каждый клапан связан с одним из резервуаров; вакуумный насос; средство для соединения вакуумного насоса с каждым из резервуаров через первый набор клапанов, действующее для откачки резервуаров при открытых клапанах, причем клапаны впоследствии закрываются после их откачки; проход, соединяющий резервуары и вакуумный насос с вакуумной камерой; второй клапан в указанном проходе; атмосферный клапан, выполненный с возможностью сообщения вакуумной камеры с атмосферным давлением; и при этом указанный атмосферный клапан закрыт, а второй клапан открыт, когда элементы штампа перемещены в частично сомкнутое положение, при этом первый набор клапанов выполнен с возможностью последовательно открываться и закрываться, чтобы тем самым откачивать воздух из полости формы в отдельные резервуары; и при этом второй клапан закрыт, а атмосферный клапан открыт для повторного воздействия атмосферного давления на полость формы после того, как элементы штампа были перемещены в полностью сомкнутое положение. 3. Устройство по п. 1, в котором указанное упругое средство содержит: гибкую трубку, установленную на горизонтальной поверхности кольцевого элемента. 4. Устройство по п. 1, в котором закрытоячеистый пеноматериал размещен внутри уплотнения между первой и второй горизонтальными поверхностями и полость формы заполнена заготовкой, чтобы тем самым уменьшить эффективный объем, подлежащий откачке.

Недостатком известного изобретения является сложность и низкая надежность системы герметизации оснастки, для создания вакуума требуется слаженная работа целого набора компонентов: подвижное кольцо, гибкая диафрагма, уплотнение между горизонтальными поверхностями, отдельный цилиндр для прижима кольца и сложная вакуумная система с несколькими клапанами и резервуарами. Дополнительным недостатком известного изобретения является необходимость вакуумирования большого объема - вакуумируется не только полость формы, но и огромный объем окружающей ее камеры, образованной кольцом, диафрагмой и неподвижной частью. Изготовление большой и надежной диафрагмы, массивного подвижного кольца и точных горизонтальных поверхностей сопряжено с технологическими трудностями.

Известно изобретение по патенту US 4867924 A «Устройство и способ для компрессионного формования в вакууме». Сущностью является: 1. Способ компрессионного формования изделия, указанный способ включающий: 1. размещение заготовки на нижнем штампе аппарата компрессионного формования; 2. использование силового цилиндра для перемещения верхнего штампа и уплотнительного кольца в положение, в котором вакуумное уплотнение создается уплотнительным кольцом, окружающим полость формы, образованную верхним и нижним штампами; 3. создание вакуума в полости формы; 4. формование изделия; 5. перемещение уплотнительного кольца для разрыва вакуумного уплотнения, окружающего полость формы, независимо от силового цилиндра, так что штампы можно быстро раскрыть после разрыва вакуумного уплотнения. 2. Способ по п. 1, в котором множество выталкивающих цилиндров активируется для разрыва уплотнения до того, как силовой цилиндр используется для подъема верхнего штампа во время раскрытия формы. 3. Способ по п. 2, в котором изделие представляет собой панель кузова автомобиля. 4. Аппарат для вакуумного формования, имеющий пару элементов, перемещаемых друг относительно друга под действием силового цилиндра, причем аппарат включает уплотнительное кольцо, окружающее один из элементов и находящееся в уплотняющем зацеплении с указанным одним элементом, при этом уплотнительное кольцо взаимодействует с другим элементом для создания уплотнения вокруг двух элементов во время формования изделия при сомкнутых элементах, усовершенствование, дополнительно включающее: 1. первые средства, расположенные вокруг другого элемента и совмещенные с уплотнительным кольцом, указанные первые средства имеющие активируемое устройство для перемещения вверх против уплотнительного кольца, указанное устройство отдельно от уплотнительного кольца и силового цилиндра; 2. вторые средства для активации устройства первых средств после формования изделия, чтобы вызвать подъем уплотнительного кольца от другого элемента, тем самым разрывая уплотнение, в то время как элементы остаются по существу сомкнутыми; 3. третьи средства для перемещения силового цилиндра для разъединения элементов после активации вторых средств. 5. Аппарат по п. 4, в котором указанные первые средства содержат: по меньшей мере один выталкивающий цилиндр, имеющий возвратно-поступательный шток поршня, совмещенный с частью уплотнительного кольца, указанный выталкивающий цилиндр активирован вторыми средствами, чтобы вызвать подъем уплотнительного кольца от другого элемента, тем самым разрывая уплотнение между ними. 6. Аппарат по п. 5, в котором указанное уплотнительное кольцо включает множество пневмоцилиндров, обычно вызывающих полное выдвижение их штоков поршня, и при этом указанный по меньшей мере один выталкивающий цилиндр содержит множество выталкивающих цилиндров, обеспечивающих достаточное усилие для частичного втягивания штоков поршня цилиндров уплотнительного кольца во время разрыва уплотнения. 7. Аппарат по п. 4, в котором на указанном уплотнительном кольце установлено контактное уплотнительное устройство, обеспечивающее контактное уплотнение против одного указанного элемента, указанное уплотнительное устройство включая корпус для размещения упругого уплотнения и регулировочное средство для регулировки положения уплотнения относительно корпуса, регулируя износ уплотнения для обеспечения хорошего уплотняющего зацепления с элементом формы. 8. Аппарат по п. 7, в котором уплотнение скользит против наружной боковой поверхности одного элемента, при этом корпус уплотнения включает резьбовое отверстие в нем для приема регулировочного винта, доступного для регулировки оператором-человеком. 9. Аппарат для компрессионного формования заготовки в изделие, указанный аппарат, содержащий: 1. перемещаемый верхний штамп: уплотнительное кольцо, окружающее верхний штамп, указанное уплотнительное кольцо имеющее множество первых цилиндров с выдвинутыми штоками поршня, концы которых несут первое уплотнительное устройство, осуществляющее контактное уплотнение с наружной боковой поверхностью верхнего штампа, концы штоков поршня дополнительно несут второе уплотнение; 2. нижний штамп, взаимодействующий с верхним штампом для образования полости формы в форме требуемого изделия; 3. силовое средство для перемещения верхнего штампа и уплотнительного кольца вниз до тех пор, пока второе уплотнение не упрется в неподвижный элемент, окружающий нижний штамп, определяя, таким образом, вакуумную камеру, охватывающую полость формы; 5. вакуумное средство для откачки вакуумной камеры; 6. указанное силовое средство для продолжения движения верхнего штампа до тех пор, пока полость формы не будет определена и штампы не будут сомкнуты; 7. выталкивающие цилиндры, окружающие нижний штамп и вертикально находящиеся на одной линии с частью уплотнительного кольца, указанные выталкивающие цилиндры имеющие штоки поршня, которые поднимаются вверх, чтобы преодолеть усилие цилиндров уплотнительного кольца, чтобы тем самым разорвать уплотнение, обеспечиваемое вторым уплотнением, после того как изделие было отформовано и до подъема силового цилиндра для раскрытия штампов, облегчая быстрое раскрытие формы. 10. Аппарат по п. 9, в котором указанные выталкивающие цилиндры являются гидравлическими цилиндрами, а цилиндры уплотнительного кольца являются пневматическими цилиндрами. 11. Аппарат по п. 9, который дополнительно содержит: регулировочное средство для горизонтальной регулировки положения первого уплотнения для компенсации износа.

Недостатком известного изобретения является сложность и низкая надежность системы герметизации, для создания вакуума требуется слаженная работа целого набора компонентов: подвижное уплотнительное кольцо, система пневмоцилиндров для его подвески, выталкивающие цилиндры для разрыва уплотнения, контактные уплотнения и регулировочные механизмы. Дополнительным недостатком известного изобретения является необходимость вакуумирования большого объема - вакуумируется не только полость формы с заготовкой, но и огромный объем окружающей камеры между штампами, кольцом и диафрагмой, что приводит к значительным затратам времени и энергии.

Известно изобретение по патенту US 5297480 A «Высоковакуумный горячий пресс». Сущностью является: 1. Вакуумный горячий пресс высокого вакуума, включающий: 1. пару плит, расположенных с противоположными друг другу поверхностями; 2. пару нагревательных плит, каждая из которых размещена на поверхности соответствующей плиты через теплоизоляционные средства и предназначена для удержания между собой многослойной заготовки, включающей пластины и основной клеящий материал; 3. средства, расположенные между плитами, для герметичного ограждения указанных нагревательных плит и указанных теплоизоляционных средств и формирования в них герметичного пространства; 4. средства для перемещения указанных плит относительно друг друга с целью прессования указанной заготовки; 5. средства для создания герметичного пространства в ограждающих средствах до высокого вакуума; 6. источник тепла для нагрева нагревательных плит с целью нагрева заготовки в пределах герметичного пространства в условиях высокого вакуума для тем самым соединения пластин многослойной заготовки друг с другом путем отверждения основного клеящего материала, при этом теплоизоляционные средства содержат тонкую металлическую оболочку и теплоизоляционный материал, заключенный в указанную тонкую металлическую оболочку, причем указанная тонкая металлическая оболочка определяет герметичное пространство, в котором указанный теплоизоляционный материал герметично размещен. 2. Вакуумный горячий пресс высокого вакуума по п. 1, в котором предусмотрены средства для приведения указанного герметичного пространства в вакуумированное состояние. 3. Вакуумный горячий пресс высокого вакуума по п. 1 или 2, дополнительно содержащий средства выпускного канала, соединяющие указанное герметичное пространство со средствами откачки для вакуумирования герметичного пространства. 4. Вакуумный горячий пресс высокого вакуума по п. 3, в котором средства выпускного канала содержат канал, соединяющий указанное герметичное пространство со средствами откачки, и дроссельный клапан, установленный в канале для ограничения потока воздуха в канале.

Недостатком известного изобретения является необходимость вакуумирования большого объема - вакуумируется не только полость формы с заготовкой, но и огромный объем окружающей камеры между штампами, что приводит к значительным затратам времени и энергии. Дополнительным недостатком является сложность и низкая надежность системы герметизации ограждающих средств для создания большой гермокамеры.

Известно изобретение по патенту US5370521A «Пресс-форма с вакуумным уплотнением». Сущностью является: 1. Формующее устройство для компрессионного формования заготовки в вакууме, указанное устройство содержащее: 1. верхний штамп с формообразующей поверхностью и наружными боковыми стенками; 2. нижний штамп с дополнительной формообразующей поверхностью и боковыми стенками, по существу совмещенными с боковыми стенками верхнего штампа; 3. средства для нагрева верхнего и нижнего штампов; 4. уплотнительный узел, включающий уплотнительную пластину, выполненную из гибких металлических листов на каждой боковой стенке верхнего штампа, при этом верхние части уплотнительных пластин закреплены и герметизированы на верхнем штампе, а нижние части уплотнительных пластин проходят вертикально вниз от верхнего штампа, и гибкие термостойкие уплотнительные трубки на нижних частях пластин, причем расстояние между верхними и нижними кромками указанных уплотнительных пластин связано с высотой указанной заготовки, подлежащей формованию; 4. средства для перемещения верхнего штампа по направлению к нижнему штампу в частично сомкнутое положение, в котором трубки уплотнительного узла входят в зацепление с боковыми стенками нижнего штампа, создавая тем самым вакуумную камеру; 5. вакуумные средства для создания вакуума в вакуумной камере; 6. после чего указанные штампы полностью смыкаются, вызывая течение заготовки в полости формы, определенной формообразующими поверхностями верхнего и нижнего штампов. 2. Устройство по п. 1, в котором вертикальные кромки уплотнительных пластин примыкают друг к другу на углах боковых стенок верхнего штампа, создавая таким образом соединение между ними, и при этом указанное формующее устройство дополнительно содержит: заплату из пропитанной смолой стеклоткани, покрывающую каждый угол для герметизации соединения. 3. Устройство по п. 2, в котором указанная пропитанная смолой стеклоткань покрывает верхнюю часть гибких уплотнительных трубок, приклеенных к нижней части уплотнительных пластин. 4. Устройство по п. 3, в котором каждая трубка включает паз вдоль своей основной продольной оси, причем нижние кромки уплотнительных пластин вставлены в указанные пазы. 5. Устройство по п. 4, в котором каждая трубка заполнена адгезивом. 6. Устройство по п. 5, в котором адгезивом является силиконовый адгезив, отверждаемый при комнатной температуре. 7. Устройство по п. 6, в котором пластины проходят вниз на достаточное расстояние, так что трубки входят в зацепление с боковыми стенками нижнего штампа для определения герметичной вакуумной камеры до того, как верхний штамп контактирует с заготовкой, и облегчают формование заготовки в отформованное изделие. 8. Формующее устройство для компрессионного формования заготовки в вакууме, указанное устройство, содержащее: 1. верхний штамп с формообразующей поверхностью, наружными боковыми стенками и жидкостными каналами; 2. нижний штамп с дополнительной формообразующей поверхностью, боковыми стенками, по существу, совмещенными с боковыми стенками верхнего штампа, и жидкостными каналами; 3. средства для подачи нагретой жидкости в жидкостные каналы верхнего и нижнего штампов для тем самым нагрева верхнего и нижнего штампов; 4. уплотнительный узел, включающий уплотнительную пластину на каждой боковой стенке верхнего штампа, при этом верхние части уплотнительных пластин закреплены и герметизированы на верхнем штампе, а нижние части уплотнительных пластин проходят вниз от верхнего штампа, причем вертикальные кромки уплотнительных пластин примыкают друг к другу на углах боковых стенок верхнего штампа, создавая таким образом соединение между ними, заплата из пропитанной смолой стеклоткани, покрывающая каждый угол для герметизации соединения, и гибкие уплотнительные трубки на нижних частях пластин, при этом каждая трубка включает заполненный адгезивом паз вдоль своей основной продольной оси, причем нижние кромки уплотнительных пластин вставлены в указанные пазы, и при этом расстояние между верхними и нижними кромками указанных уплотнительных пластин связано с высотой указанной заготовки, подлежащей формованию; 5. средства для перемещения верхнего штампа по направлению к нижнему штампу в частично сомкнутое положение, в котором трубки уплотнительного узла входят в зацепление с боковыми стенками нижнего штампа, создавая тем самым вакуумную камеру; 6. вакуумные средства для создания вакуума в вакуумной камере; 7. после чего указанные штампы полностью смыкаются, вызывая течение заготовки в полости формы, определенной формообразующими поверхностями верхнего и нижнего штампов.

Недостатком известного изобретения является сложность и низкая надежность системы герметизации, основанной на использовании гибких металлических листов, угловые соединения этих пластин являются слабым местом и герметизируются с помощью заплат из стеклоткани, не рассчитанных на длительную эксплуатацию. Дополнительным недостатком является низкая стойкость к высоким температурам, вызванная использованием клея для крепления гибких термостойких трубок. Любой полимерный материал, даже термостойкий, со временем деградирует под воздействием цикличного нагрева и давления.

Известно изобретение по патенту US 5772835 A «Вакуумная камера для изготовления ламинированных интегральных схем». Сущностью является: 1. Вакуумная камера для изготовления ламинированных интегральных схем, содержащая: 1. камеру по меньшей мере с одним загрузочным отверстием; 2. закрывающий элемент для загрузочного отверстия, причем закрывающий элемент способен герметично уплотнять камеру; 3. герметичное соединение для подачи электроэнергии внутрь камеры; 4. средства, позволяющие откачивать воздух и другие газы изнутри камеры; 5. первые герметичные средства, позволяющие прилагать прессующее усилие к заготовке внутри камеры от привода, расположенного вне камеры; 6. средства для нагрева заготовки внутри камеры; 7. средства для охлаждения заготовки внутри камеры; 8. вторые герметичные средства для измерения температуры заготовки внутри камеры; 9. программируемый контроллер для регулирования прессующего усилия и температуры заготовки в камере, причем контроллер регулирует каждое из прессующего усилия и температуры в соответствующих последовательностях, имеющих по меньшей мере две дискретные возрастающие стадии до рабочего давления и рабочей температуры. 2. Печь по п. 1, в которой средства охлаждения содержат средства для подачи охлаждающего газа в камеру для охлаждения заготовки. 3. Печь по п. 2, в которой указанные средства для подачи охлаждающего газа содержат газовый коллектор внутри камеры печи. 4. Печь по п. 1, в которой указанные средства для охлаждения заготовки содержат по меньшей мере один канал для охлаждающей жидкости в камере. 5. Печь по п. 1, в которой указанные вторые герметичные средства для измерения температуры содержат по меньшей мере одно окно в указанной камере, прозрачное для инфракрасного света, благодаря чему инфракрасные измерения температуры заготовки внутри указанной камеры могут проводиться инфракрасным датчиком вне указанной камеры. 6. Печь по п. 1, в которой указанный закрывающий элемент содержит дверцу, причем указанная дверца имеет уплотнительную структуру для формирования герметичного уплотнения, когда указанная дверца находится в закрытом положении. 7. Печь по п. 6, в которой указанная дверца дополнительно содержит структуру сброса давления для сброса избыточного давления внутри печи. 8. Печь по п. 7, в которой указанная структура сброса давления содержит шарнирную структуру с пружинным поджатием, причем указанная шарнирная структура позволяет указанной дверце отодвигаться от указанной камеры против поджатия указанной пружины, чтобы позволить сбросить давление газа изнутри указанной камеры. 9. Печь по п. 8, в которой указанная дверца содержит петлю, выполненную с возможностью зацепления с защелкой на указанной печи, причем по меньшей мере одна из указанной петли или указанной защелки является подвижной и подпружиненной таким образом, что указанная дверца будет отодвигаться от указанной камеры, чтобы позволить сбросить давление газа изнутри указанной камеры. 10. Печь по п. 1, в которой указанные первые герметичные средства, позволяющие прилагать прессующее усилие к заготовке внутри камеры от привода вне камеры, содержат силовой шток, подвижно установленный через отверстие в указанной камере, и герметичную оболочку, расположенную вокруг указанного штока вне указанной камеры, причем один конец указанной оболочки закреплен на указанной камере вокруг указанного отверстия, а другой конец указанной оболочки закреплен на конце указанного штока вне указанной камеры. 11. Печь по п. 1, дополнительно содержащая смещающую структуру для удержания указанного штока вне указанной камеры. 12. Печь по п. 1, в котором стадии повышения давления и температуры реализуются в чередующейся последовательности. 13. Печь по п. 12, в котором чередующаяся последовательность содержит первую стадию повышения давления, первую стадию повышения температуры, вторую стадию повышения давления и вторую стадию повышения температуры. 14. Печь по п. 1, в которой контроллер также снижает температуру заготовки в камере от рабочей температуры по непрерывной стадии и снижает прессующее усилие от рабочего давления по меньшей мере на двух дискретных нисходящих стадиях, совпадающих по времени со снижением температуры. 15. Печь по п. 1, в которой указанный контроллер поддерживает указанные рабочую температуру и давление на значениях в течение времени выдержки, связанного с характеристиками заготовки. 16. Печь по п. 15, в которой контроллер также снижает температуру заготовки в камере от рабочей температуры по непрерывной стадии и снижает прессующее усилие от рабочего давления по меньшей мере на двух дискретных нисходящих стадиях, совпадающих по времени со снижением температуры. 17. Печь для термического отверждения заготовки, содержащая: 1. камеру по меньшей мере с одним загрузочным отверстием; 2. закрывающий элемент для загрузочного отверстия, причем закрывающий элемент способен герметично уплотнять камеру; 3. герметичное соединение для подачи электроэнергии внутрь камеры; 4. средства, позволяющие откачивать воздух и другие газы изнутри камеры; 5. первые герметичные средства, позволяющие прилагать прессующее усилие к заготовке внутри камеры от привода, расположенного вне камеры; 6. средства для нагрева заготовки внутри камеры; 7. средства для охлаждения заготовки внутри камеры; 8. вторые герметичные средства для измерения температуры заготовки внутри камеры; 9. программируемый контроллер для регулирования прессующего усилия и температуры заготовки в камере, причем контроллер сначала повышает каждое из прессующего усилия и температуры до рабочего давления и рабочей температуры, во-вторых, поддерживает рабочую температуру и давление на значениях в течение времени выдержки, связанного с характеристиками заготовки, и, в-третьих, снижает температуру заготовки в камере от рабочей температуры по непрерывной стадии и снижает прессующее усилие от рабочего давления по меньшей мере на двух дискретных нисходящих стадиях, совпадающих по времени со снижением температуры. 18. Печь для термического отверждения заготовки, содержащая: 1. камеру по меньшей мере с одним загрузочным отверстием; 2. закрывающий элемент для загрузочного отверстия, причем закрывающий элемент способен герметично уплотнять камеру; 3. герметичное соединение для подачи электроэнергии внутрь камеры; 4. средства, позволяющие откачивать воздух и другие газы изнутри камеры; 5. первые герметичные средства, позволяющие прилагать прессующее усилие к заготовке внутри камеры от привода, расположенного вне камеры; 6. средства для нагрева заготовки внутри камеры; 7. средства для охлаждения заготовки внутри камеры; 8. вторые герметичные средства для измерения температуры заготовки внутри камеры; 9. программируемый контроллер для регулирования прессующего усилия и температуры заготовки в камере, причем контроллер, во-первых, регулирует каждое из прессующего усилия и температуры в соответствующих последовательностях, имеющих по меньшей мере две дискретные возрастающие стадии до рабочего давления и рабочей температуры, во-вторых, поддерживает рабочую температуру и давление на значениях в течение времени выдержки, связанного с характеристиками заготовки, и, в-третьих, снижает температуру заготовки в камере от рабочей температуры по непрерывной стадии и снижает прессующее усилие от рабочего давления по меньшей мере на двух дискретных нисходящих стадиях, совпадающих по времени со снижением температуры. 19. Печь по п. 18, в котором стадии повышения давления и температуры реализуются в чередующейся последовательности. 20. Печь по п. 19, в котором чередующаяся последовательность содержит первую стадию повышения давления, первую стадию повышения температуры, вторую стадию повышения давления и вторую стадию повышения температуры.

Недостатком известного изобретения является сложность обеспечения герметичности большого количества разъемов: требуются специальные герметичные силовые штоки с оболочками, подвод силовых кабелей, вводы/выводы системы охлаждения, дверцы, окно для ИК датчика.

Известно изобретение по патенту US 6805546 B2 «Устройство для вакуумного формования». Сущностью является: 1. Устройство для формования деталей, содержащее: 1. верхнюю форму с в основном горизонтальной формообразующей поверхностью и вертикально протяженными боковыми сторонами; 2. нижнюю форму с в основном горизонтальной формообразующей поверхностью, взаимодействующей с верхней формой для образования полости формы; 3. источник вакуума; 4. уплотнительный узел для создания вакуумной камеры, окружающей полость формы, причем указанный уплотнительный узел включает: первый элемент, расположенный смежно с боковыми сторонами верхней формы, указанный первый элемент выполнен в виде в основном прямоугольной трубы, длинные стороны которой в основном параллельны боковым сторонам верхней формы, причем указанный первый элемент имеет верхнюю и нижнюю короткие стороны; в основном полый второй элемент, закрепленный сбоку смежно с нижней формой и вертикально совмещенный с первым элементом; гибкое уплотнение на одном из элементов; устройство, расположенное смежно с внутренними частями первого элемента и уплотнения для ограничения перемещения уплотнения, когда источник вакуума активируется для создания вакуума в вакуумной камере, тем самым поддерживая уплотняющее зацепление между верхним и нижним элементами. 2. Устройство по п. 1, в котором уплотнение расположено на нижней короткой стороне первого элемента. 3. Устройство по п. 2, в котором уплотнение представляет собой в основном P-образный корпус с выпуклой частью и ножкой. 4. Устройство по п. 3, в котором устройство представляет собой L-образный уголок, расположенный на внутреннем нижнем углу первого элемента над выпуклой частью уплотнения. 5. Устройство по п. 3, которое дополнительно содержит: пластину для крепления ножки уплотнения к нижней короткой стороне первого элемента. 6. Устройство по п. 5, в котором выпуклая часть уплотнения расположена внутри относительно ножки. 7. Устройство по п. 6, в котором выпуклая часть уплотнения выступает внутрь за внутреннюю длинную сторону первого элемента, а устройство расположено на первом элементе над внутренней стороной выпуклой части уплотнения. 8. Устройство по п. 1, в котором первый элемент представляет собой раму, изготовленную из прямоугольных труб со скошенными углами, сваренных вместе, образуя в целом цельную конструкцию. 9. Устройство по п. 1, в котором уплотнительный узел дополнительно содержит второй уплотнительный узел для создания скользящего уплотнения между первым элементом и боковыми сторонами верхней формы. 10. Устройство по п. 9, в котором второй уплотнительный узел содержит: сплошной корпус, закрепленный на верхней стороне первого элемента, причем на внутренней поверхности корпуса выполнен канал для размещения в нем випер-уплотнения. 11. Устройство для формования деталей, содержащее: 1. верхнюю форму с в основном горизонтальной формообразующей поверхностью и вертикально протяженными боковыми сторонами; 2. нижнюю форму с в основном горизонтальной формообразующей поверхностью, взаимодействующей с верхней формой для образования полости формы; 3. источник вакуума; 4. уплотнительный узел для создания вакуумной камеры, окружающей полость формы, причем указанный уплотнительный узел включает: первый элемент, расположенный смежно с боковыми сторонами верхней формы, указанный первый элемент выполнен в виде в основном прямоугольной трубы, длинные стороны которой в основном параллельны боковым сторонам верхней формы и имеющий верхнюю и нижнюю короткие стороны; в основном полый второй элемент, закрепленный сбоку смежно с нижней формой и вертикально совмещенный с первым элементом; гибкое уплотнение, расположенное на нижней короткой стороне первого элемента, имеющее в основном P-образный корпус, включающий выпуклую часть и ножку; L-образный уголок, расположенный смежно с внутренним нижним углом первого элемента и над выпуклой частью уплотнения для ограничения перемещения уплотнения, когда источник вакуума активируется для создания вакуума в вакуумной камере, тем самым поддерживая уплотняющее зацепление между верхним и нижним элементами. 12. Устройство для формования деталей, содержащее: 1. верхнюю форму с в основном горизонтальной формообразующей поверхностью и вертикально протяженными боковыми сторонами; 2. нижнюю форму с в основном горизонтальной формообразующей поверхностью, взаимодействующей с верхней формой для образования полости формы; 3. источник вакуума; 4. уплотнительный узел для создания вакуумной камеры, окружающей полость формы, причем указанный уплотнительный узел включает: первый элемент, расположенный смежно с боковыми сторонами верхней формы, указанный первый элемент выполнен в виде в основном прямоугольной трубы, длинные стороны которой в основном параллельны боковым сторонам верхней формы и имеющий верхнюю и нижнюю короткие стороны; в основном полый второй элемент, закрепленный сбоку смежно с нижней формой и вертикально совмещенный с первым элементом; гибкое уплотнение, расположенное на нижней короткой стороне первого элемента, имеющее в основном P-образный корпус, включающий выпуклую часть и ножку; L-образный уголок, расположенный смежно с внутренним нижним углом первого элемента и над выпуклой частью уплотнения для ограничения перемещения уплотнения, когда источник вакуума активируется для создания вакуума в вакуумной камере, тем самым поддерживая уплотняющее зацепление между верхним и нижним элементами; пластину для крепления ножки уплотнения к нижней короткой стороне первого элемента. 13. Устройство по п. 12, в котором выпуклая часть уплотнения расположена внутри относительно ножки. 14. Устройство по п. 13, в котором выпуклая часть уплотнения выступает внутрь за внутреннюю длинную сторону первого элемента, а L-образный уголок расположен на элементе над внутренней стороной выпуклой части уплотнения.

Недостатком известного изобретения является сложность и низкая надежность системы герметизации, основанной на использовании: прямоугольной рамы, P-образного уплотнителя, крепежной пластины, L-образного уголка и второго уплотнительного узла. Уголок и пластина должны быть идеально подогнаны, чтобы не повредить мягкое уплотнение. Дополнительным недостатком является использование эластомеров в качестве гибкого P-уплотнителя, эластомеры (даже специальные резины) имеют ограниченный температурный диапазон. При высоких температурах формования они быстро стареют и теряют эластичность.

Известно изобретение по патенту US 7195476 B2 «Пресс с нагревом для вакуумного формования». Сущностью является: 1. Вакуумный пресс с нагревом, содержащий: 1. основание; 2. стол для размещения заготовки, установленный на основании и оснащенный нагревателем; 3. нижнюю неподвижную раму, установленную на основании таким образом, что она окружает приемный стол; 4. прижимную плиту, расположенную напротив приемного стола и оснащенную нагревателем; 5. монтажную плиту, с которой подвешена прижимная плита; 6. механизм привода монтажной плиты/прижимной плиты, предназначенный для вертикального перемещения монтажной плиты и прижимной плиты и прижатия прижимной плиты к заготовке на приемном столе путем опускания монтажной плиты и прижимной плиты; 7. верхнюю подвижную раму, подвешенную от монтажной плиты таким образом, что она окружает прижимную плиту, при этом открытые торцевые поверхности верхней подвижной рамы и нижней неподвижной рамы расположены напротив друг друга, а верхняя подвижная рама может приближаться к нижней неподвижной раме или отдаляться от нее; 8. газонепроницаемый (герметичный) скользящий механизм для обеспечения герметичности между нижней неподвижной рамой и верхней подвижной рамой, при этом камера изоляции образуется нижней неподвижной рамой, верхней подвижной рамой, основанием и монтажной плитой посредством газонепроницаемого скользящего механизма; 9. скользящий механизм для привода газонепроницаемого скользящего механизма, при этом скользящий механизм перемещает газонепроницаемый скользящий механизм для формирования камеры изоляции; 10. всасывающее отверстие, открытое в камеру изоляции и выполненное с возможностью подключения к вакуумному устройству, при этом камера изоляции откачивается до вакуума через всасывающее отверстие; при этом первая опорная штанга поддерживает приемный стол, оснащенный нагревателем, а вторая опорная штанга поддерживает прижимную плиту, оснащенную нагревателем. 2. Вакуумный пресс с нагревом по п. 1, в котором прижимная плита соединяется с приводным блоком монтажной плиты/прижимной плиты, когда прижимная плита прижимается вниз, монтажная плита и верхняя подвижная плита следуют за ней и перемещаются вниз, открытая торцевая поверхность верхней подвижной рамы стыкуется с таковой нижней неподвижной плиты в положении прессования; затем указанный приводной блок дополнительно перемещает прижимную плиту для прессования заготовки; тогда как когда приводной блок толкает прижимную плиту вверх, нижняя прижимная плита перемещает вверх верхнюю подвижную раму и монтажную плиту. 3. Вакуумный пресс с нагревом по п. 2, в котором приводной блок монтажной плиты/прижимной плиты содержит блок высокого усилия и блок низкого усилия; когда прижимная плита перемещается вниз, верхняя подвижная рама и монтажная плита перемещаются вниз, следуя за прижимной плитой, открытая торцевая поверхность верхней подвижной рамы стыкуется с таковой нижней неподвижной рамы в положении прессования, заготовка прижимается путем дальнейшего перемещения толкающей плиты вниз с помощью блока низкого усилия, тогда как после сброса вакуумного состояния камеры изоляции блок высокого усилия перемещает прижимную плиту вверх, и прижимная плита перемещает вверх верхнюю подвижную раму и монтажную плиту. 4. Вакуумный пресс с нагревом по п. 2, в котором предусмотрено подпорное средство, поджимающее прижимную плиту вверх, так что, когда прижимная плита входит в контакт с заготовкой, подпорное средство может предотвратить воздействие веса прижимной плиты и нагревателя на заготовку в условиях вакуума. 5. Вакуумный пресс с нагревом по п. 2, в котором подпорное средство представляет собой пружинный балансир. 6. Вакуумный пресс с нагревом по п. 4, в котором блок высокого усилия и блок низкого усилия представляют собой соответственно механизм цилиндра высокого усилия и механизм цилиндра низкого усилия, подпорное средство представляет собой механизм цилиндра противодавления, а механизм цилиндра высокого усилия, механизм цилиндра низкого усилия и механизм цилиндра противодавления расположены соосно. 7. Вакуумный пресс с нагревом по п. 5, в котором указанный приводной блок представляет собой механизм сервомотора. 8. Вакуумный пресс с нагревом по п. 1, в котором ступенчатая часть выполнена на внешней части открытой торцевой поверхности либо нижней неподвижной рамы, либо верхней подвижной рамы, а концевая часть скользящей рамы скользит и приводится в контакт с указанной ступенчатой частью. 9. Вакуумный пресс с нагревом по п. 1, в котором скользящий механизм установлен на основании, и скользящий механизм вертикально перемещает скользящую раму через соединительный шток. 10. Вакуумный пресс с нагревом, содержащий: 1. основание; 2. стол для размещения заготовки, установленный на основании и оснащенный нагревателем; 3. нижнюю неподвижную раму, установленную на основании таким образом, что она окружает приемный стол; 4. прижимную плиту, расположенную напротив приемного стола и оснащенную нагревателем; 5. монтажную плиту, с которой подвешена прижимная плита; 6. механизм привода монтажной плиты/прижимной плиты, предназначенный для вертикального перемещения монтажной плиты и прижимной плиты и прижатия прижимной плиты к заготовке на приемном столе путем опускания монтажной плиты и прижимной плиты; 7. верхнюю подвижную раму, подвешенную от монтажной плиты таким образом, что она окружает прижимную плиту, при этом открытые торцевые поверхности верхней подвижной рамы и нижней неподвижной рамы расположены напротив друг друга, а верхняя подвижная рама может приближаться к нижней неподвижной раме или отдаляться от нее; 8. газонепроницаемый (герметичный) скользящий механизм для обеспечения герметичности между нижней неподвижной рамой и верхней подвижной рамой, при этом камера изоляции образуется нижней неподвижной рамой, верхней подвижной рамой, основанием и монтажной плитой посредством газонепроницаемого скользящего механизма; 9. скользящий механизм для привода газонепроницаемого скользящего механизма, при этом скользящий механизм перемещает газонепроницаемый скользящий механизм для формирования камеры изоляции; 10. всасывающее отверстие, открытое в камеру изоляции и выполненное с возможностью подключения к вакуумному устройству, при этом камера изоляции откачивается до вакуума через всасывающее отверстие; при этом указанный газонепроницаемый скользящий механизм представляет собой корпус скользящей рамы, установленный с возможностью вертикального скольжения вокруг наружной периферийной поверхности либо нижней неподвижной рамы, либо верхней подвижной рамы, указанный скользящий механизм представляет собой механизм, предназначенный для вертикального перемещения корпуса скользящей рамы, герметичность обеспечивается между неподвижной рамой, корпусом скользящей рамы и верхней подвижной рамой путем перемещения корпуса скользящей рамы с помощью скользящего механизма, и камера изоляции формируется в пространстве, ограниченном корпусом нижней неподвижной рамы, скользящей рамой, верхней подвижной рамой, основанием и монтажной плитой; при этом первая опорная штанга поддерживает приемный стол, оснащенный нагревателем, а вторая опорная штанга поддерживает прижимную плиту, оснащенную нагревателем; и при этом приемный стол и нижняя неподвижная рама размещены на базовой плите через скользящий стол, скользящая рама установлена с возможностью вертикального скольжения вокруг наружной периферийной поверхности нижней неподвижной рамы, а скользящий стол является подвижным с помощью блока перемещения скользящего стола между позицией размещения заготовки, где заготовка размещается на приемном столе, и позицией ожидания прессования, где заготовка должна быть спрессована. 11. Вакуумный пресс с нагревом по п. 10, в котором приемный стол, нижняя неподвижная рама, скользящая рама и столешница на скользящем столе закреплены как собранный узел на блоке перемещения скользящего стола, и собранный узел является подвижным между позицией размещения заготовки и позицией ожидания прессования с помощью блока перемещения скользящего стола. 12. Вакуумный пресс с нагревом по п. 11, в котором столешница удерживает соединительный шток на основании, скользящий механизм расположен под основанием и имеет толкающий шток, и когда указанный собранный узел приходит в позицию ожидания прессования, соединительный шток перемещает скользящую раму вверх через толкающий шток. 13. Вакуумный пресс с нагревом по п. 1, в котором указанный газонепроницаемый скользящий механизм содержит газонепроницаемую скользящую часть, выполненную на верхнем конце нижней неподвижной рамы, и газонепроницаемую скользящую часть, выполненную на соответствующем нижнем конце верхней подвижной рамы, указанная герметичность обеспечивается между нижней неподвижной рамой и верхней подвижной рамой путем газонепроницаемого скольжения газонепроницаемой скользящей части верхнего конца нижней неподвижной рамы с таковой нижнего конца верхней подвижной рамы, а механизм привода монтажной плиты/прижимной плиты используется в комбинации в качестве указанного приводного блока. 14. Вакуумный пресс с нагревом по п. 1, в котором указанный газонепроницаемый скользящий механизм представляет собой корпус скользящей рамы, установленный с возможностью вертикального скольжения вокруг наружной периферийной поверхности либо нижней неподвижной рамы, либо верхней подвижной рамы, указанный скользящий механизм представляет собой механизм, предназначенный для вертикального перемещения корпуса скользящей рамы, герметичность обеспечивается между неподвижной рамой, корпусом скользящей рамы и верхней подвижной рамой путем перемещения корпуса скользящей рамы с помощью скользящего механизма, и камера изоляции формируется в пространстве, ограниченном корпусом нижней неподвижной рамы, скользящей рамой, верхней подвижной рамой, основанием и монтажной плитой. 15. Вакуумный пресс с нагревом по п. 1, в котором форма наружной поверхности нижней неподвижной рамы практически идентична форме наружной поверхности верхней подвижной рамы, а внутренняя поверхность скользящей рамы является газонепроницаемо скользящей по наружной поверхности нижней неподвижной рамы и наружной поверхности верхней подвижной рамы.

Недостатком известного изобретения является сложность и низкая надежность системы герметизации, основанной на использовании: механизма привода монтажной/прижимной плиты, отдельного скользящего механизма для герметичной рамы, системы подвижных рам (верхней и нижней), газонепроницаемого скользящего механизма и, в некоторых вариантах, даже механизма перемещения всего стола. Каждый из этих узлов - источник потенциальных поломок, люфтов и утечек. Дополнительным недостатком является использование газонепроницаемого скользящего механизма, который по сути является длинным подвижным уплотнением между верхней и нижней рамами или вокруг них. Такое уплотнение большой длины подвержено абразивному износу, требует точной подгонки и неизбежно теряет герметичность со временем.

Известно изобретение по патенту US 10144151 B2 «Вакуумный аппарат горячего прессования с интегрированной рамой». Сущностью является: 1. Вакуумный горячий пресс с интегрированной рамой, содержащий: 1. интегрированную камеру-раму, содержащую верхнюю раму, в которой установлен первый цилиндр, нижнюю раму, в которой установлен второй цилиндр, и обе боковые рамы, которые интегрированы, образуя прямоугольную форму, при этом вакуумное пространство образовано в центре камеры-рамы; 2. дверь, установленную на камере-раме для открытия или закрытия открытой стороны вакуумного пространства; 3. нагревательную камеру, включающую нагревательное пространство и нагреватель, нагревающий формуемый объект, который загружен в нагревательное пространство нагревательной камеры, причем первый и второй цилиндры прилагают давление к формуемому объекту, который загружен в нагревательное пространство нагревательной камеры. 2. Вакуумный горячий пресс с интегрированной рамой по п. 1, дополнительно содержащий пресс-форму, которая устанавливается в нагревательной камере и прижимается первым и вторым цилиндрами для сжатия формуемого объекта, тем самым позволяя формуемому объекту приобрести желаемую форму. 3. Вакуумный горячий пресс с интегрированной рамой по п. 1, в котором нагревательная камера выполнена так, что сторона, обращенная в том же направлении, что и открытая сторона камеры-рамы, является открытой, и нагревательное пространство открывается или закрывается дверью, когда вакуумное пространство открывается или закрывается дверью. 4. Вакуумный горячий пресс с интегрированной рамой по п. 1, дополнительно содержащий первое уплотнение, выполненное с возможностью герметичного уплотнения зазора между периметром вакуумного пространства и дверью; второе уплотнение, выполненное с возможностью герметичного уплотнения зазора между периметром нагревательного пространства и дверью. 5. Вакуумный горячий пресс с интегрированной рамой по п. 1, в котором первый и второй цилиндры прилагают давление к обеим сторонам камеры-рамы в противоположных направлениях. 6. Вакуумный горячий пресс с интегрированной рамой по п. 1, в котором дверь включает первую дверь для открытия или закрытия одной стороны вакуумного пространства, и вторую дверь для открытия или закрытия другой стороны вакуумного пространства, противоположной первой стороне. 7. Вакуумный горячий пресс с интегрированной рамой по п. 1, в котором нагревательная камера включает блок регулировки высоты для регулировки высоты нагревательной камеры в камере-раме. 8. Вакуумный горячий пресс с интегрированной рамой по п. 2, дополнительно содержащий транспортный механизм, выполненный с возможностью загрузки пресс-формы в нагревательную камеру или выгрузки из нее. 9. Вакуумный горячий пресс с интегрированной рамой по п. 8, в котором транспортный механизм включает рельс, установленный на полу, и тележку, перемещающуюся вдоль рельса для транспортировки пресс-формы. 10. Вакуумный горячий пресс с интегрированной рамой по п. 1, в котором камера-рама включает вакуумный блок для откачки вакуумного пространства с целью регулировки степени вакуума в вакуумном пространстве.

Недостатком известного изобретения является сложность и низкая надежность системы герметизации, основанной на использовании: герметичного соединения двери с корпусом камеры (или двух дверей) с помощью двойного контура уплотнений - одного для вакуумного пространства и одного для нагревательной камеры, герметичного соединения передающих усилие цилиндров пресса через внутреннее пространство камеры. Чем больше длина уплотнения, тем выше вероятность утечки. Большие двери подвержены термодеформациям, что требует сложных и ненадежных компенсирующих уплотнений.

Известно изобретение по патенту KR 20190042814 A «Оснастка». Сущностью является: 1. Первая плита и вторая плита, расположенные друг напротив друга, причем, по меньшей мере, одна из первой и второй плит является подвижной для осуществления операций смыкания и размыкания формы; уплотнительный узел, установленный на второй плите и входящий в контакт с первой плитой до завершения операции смыкания формы для образования герметичного пространства, включающего полость формы, между первой и второй плитами, при этом уплотнительный узел втягивается в сторону второй плиты в соответствии с движением при смыкании формы. 2. Устройство по п. 1, содержащее вакуумную линию, расположенную на первой или второй плите для вакуумирования герметичного пространства. 3. Уплотнительный узел по п. 2, содержащий: уплотнительный сердечник, контактирующий с первой плитой для образования герметичного пространства; и, по меньшей мере, одну пружину, эластично поддерживающую уплотнительный сердечник в направлении стороны первой плиты. 4. Устройство по п. 3, в котором уплотнительный сердечник контактирует с верхней поверхностью первой плиты при образовании герметичного пространства. 5. Устройство по п. 3, в котором вторая плита с уплотнительным узлом содержит паз, причем, по меньшей мере, одна пружина и уплотнительный сердечник вставлены в указанный паз. 6. Устройство по п. 5, в котором уплотнительный сердечник имеет выступающую часть, выступающую наружу из паза, и уплотнительный сердечник втягивается в паз во время движения при смыкании формы после образования герметичного пространства. 7. Устройство по п. 6, в котором вакуумная линия выполняет операцию вакуумирования в процессе завершения операции смыкания формы после образования герметичного пространства. 8. Устройство по п. 6, в котором на части уплотнительного сердечника, контактирующей с первой плитой, установлен первый уплотнительный элемент. 9. Устройство по п. 6, и второй уплотнительный элемент расположен между уплотнительным сердечником и пазом.

Недостатком известного изобретения является сложность и низкая надежность системы герметизации, герметизация обеспечивается сложным подвижным узлом (уплотнительный сердечник), который выдвигается пружинами, контактирует с плитой, а затем сжимается. Этот механизм содержит несколько точек отказа: пружины подвержены усталости металла и поломке при циклических нагрузках, второй уплотнительный элемент между сердечником и пазом постоянно работает в режиме трения при втягивании и выдвижении, что приводит к его быстрому износу и потере герметичности. Дополнительным недостатком является риск заклинивания: механизм с пружиной и сердечником, движущимся в пазу, подвержен риску заклинивания из-за перекоса или загрязнения.

Основываясь на проведенном анализе выявленного заявителем уровня техники, и принимая во внимание то, что выявленные аналоги совпадают с заявленным техническим решением исключительно лишь по отдельным совпадающим признакам, прототип заявленного технического решения заявителем не выявлен, и формула изобретения составлена без ограничительной части.

Таким образом, технической проблемой (задачей), решаемой заявленным техническим решением, является устранение ряда недостатков выявленных аналогов, а именно:

- сложность и низкая надежность систем герметизации, обусловленные использованием множества подвижных элементов (рам, сильфонов, пружинных механизмов), которые подвержены износу, усталостным разрушениям и требуют точной синхронизации;

- необходимость вакуумирования большого объема (всей камеры, окружающей пресс-форму), что приводит к значительным затратам времени и энергии, замедляя производственный цикл;

- применение уплотнительных элементов с ограниченным ресурсом, таких как эластомеры, резины и силиконы, которые склонны к старению и потере герметичности под воздействием высокой температуры;

Техническим результатом заявленного технического решения является разработка пресс-формы для компрессионной консолидации композиционных материалов и пластмасс с герметичной внутренней полостью, позволяющая достигнуть:

1 - упрощение конструкции и повышение надежности системы герметизации за счет уменьшения количества подвижных элементов;

2 - исключение вакуумирования большого объема, обеспечивая герметичность лишь рабочей полости пресс-формы;

3 - исключение использования уплотнительных элементов на основе эластомеров, резин и силиконов, склонных к старению при высокой температуре;

Сущностью заявленного технического решения является пресс-форма для компрессионной консолидации композиционных материалов и пластмасс с герметичной внутренней полостью.

Заявленное техническое решение иллюстрируется Фиг. 1 - Фиг. 3.

На Фиг. 1 представлена пресс-форма для компрессионной консолидации композиционных материалов и пластмасс с герметичной внутренней полостью в общем виде.

На Фиг. 2: 1 - пуансон, 2 - вертикальная стенка матрицы, 3 - кольцевой упор, 4 - горизонтальная плита матрицы.

На Фиг. 3: 5 – болт, 6 – двухконтурное кольцевое медное уплотнение, 7 – рабочая полость пресс-формы, 8 – кольцевой канал распределения вакуума, 9 – вакуумный штуцер конического типа.

Далее заявителем приведено описание примера реализации технического решения.

1. Подготовка пресс-формы к работе для компрессионной консолидации композиционных материалов и пластмасс с герметичной внутренней полостью.

1.1. В пазы на вертикальной стенке пуансона (1) и горизонтальной плите матрицы (4) устанавливается не менее двух кольцевых контуров медного уплотнения (6) выполненное в виде медной проволоки диаметром, соответствующим глубине паза, концы проволоки обрезаются встык.

1.2. На вертикальную поверхность горизонтальной плиты матрицы устанавливается штуцер, имеющий коническое сечение (9). Герметизация соединения осуществляется посадкой конус-конус внатяг.

1.3. При помощи затяжки болтов (5) по периметру вертикальной стенки матрицы (2) производится соединение вертикальной стенки (2) и горизонтальной плиты (4) матрицы.

1.4. В рабочую полость пресс-формы (7) устанавливается кольцевой упор (3), при этом толщина кольцевого упора регулирует высоту получаемого изделия.

2. Описание работы пресс-формы для компрессионной консолидации композиционных материалов и пластмасс с герметичной внутренней полостью.

2.1. Компоненты композиционного материала (армирующий материал и связующее) или пластмасса укладываются в рабочую полость оснастки (7).

2.2. Пресс-форма для компрессионной консолидации с помещенными в рабочую полость оснастки (7) компонентами композиционного материала (армирующий материал и связующее) или пластмассой смыкается с использованием пресса гидравлического.

2.3. Производится нагрев плит пресса гидравлического, матрица и пуансон выполнены из стали, двухконтурное кольцевое медное уплотнение (6) расширяется, образуя герметичное статичное соединение между вертикальной стенкой (2) и горизонтальной плитой (4) матрицы, герметичное скользящее соединение между вертикальной стенкой матрицы (2) и вертикальной стенкой пуансона (1).

2.4. Через кольцевой канал распределения вакуума (8) производится вакуумация рабочей полости оснастки (7), при этом происходит дегазация помещенного в рабочую полость оснастки (7) материала и частичная компрессия, обусловленная опусканием пуансона (1) вдоль вертикальной стенки матрицы (2).

2.5. Производится смыкание пресса гидравлического, при этом пуансон (1) движется вдоль вертикальной стенки матрицы (2) до касания с кольцевым упором (3).

2.6. Производится съём изделия, при этом в случае залипания материала в рабочей полости пресс-формы (7) осуществляется частичная разборка матрицы при помощи откручивания болтов (5) по периметру вертикальной стенки матрицы (2).

Формула изобретения

1. Пресс-форма для компрессионной консолидации композиционных материалов и пластмасс с герметичной внутренней полостью, состоящая из расположенных последовательно пуансона, имеющего на вертикальной стенке кольцевое медное уплотнение, расположенном в полости матрицы кольцевого упора, регулирующего толщину получаемого изделия, составной матрицы, состоящей из вертикальной стенки, изготовленной так, чтобы при нагреве кольцевого медного уплотнения на вертикальной стенке пуансона создавалось герметичное скользящее соединение между вертикальной стенкой матрицы и вертикальной стенкой пуансона, горизонтальной плиты, имеющей кольцевой канал распределения вакуума в полости пресс-формы, вакуумный штуцер конического типа на вертикальной поверхности, и кольцевого медного уплотнения, расположенного так, чтобы при нагреве кольцевого медного уплотнения создавалось герметичное статичное соединение между вертикальной стенкой и плитой матрицы, при этом вертикальная стенка и плита матрицы соединяются при помощи болтового соединения и являются разъёмными для облегчения съёма получаемого изделия.

2. Пресс-форма для компрессионной консолидации композиционных материалов и пластмасс с герметичной внутренней полостью по п. 1, отличающаяся тем, что медное уплотнение на вертикальной стенке пуансона и плите матрицы выполнено в виде не менее двух кольцевых контуров.

3. Пресс-форма для компрессионной консолидации композиционных материалов и пластмасс с герметичной внутренней полостью по п. 1, отличающаяся тем, что сжатие пресс-формы может быть выполнено с использованием пресса гидравлического.

4. Пресс-форма для компрессионной консолидации композиционных материалов и пластмасс с герметичной внутренней полостью по п. 3, отличающаяся тем, что первоначальное сжатие и дегазация материала может быть осуществлена с использованием вакуумной установки, при этом герметизация пресс-формы обеспечивается пластической деформацией меди, вызванной тепловым расширением вследствие нагрева плит пресса.

5. Пресс-форма для компрессионной консолидации композиционных материалов и пластмасс с герметичной внутренней полостью по п. 1, отличающаяся тем, что матрица и пуансон выполнены из стали.

6. Пресс-форма для компрессионной консолидации композиционных материалов и пластмасс с герметичной внутренней полостью по п. 1, отличающаяся тем, что кольцевой упор имеет толщину, необходимую для получения заданного изделия.